PLC在礦井提升機控制系統中的應用

0 引言

    以可編程控制器(PLC)為核心的裝置在礦井提升機中的成功使用，不僅體現了PLC的基本功能，能代替復雜的繼電器控制，而且以豐富的程序指令實現了原電子線路中不易完成的功能。在大大減小體積的同時，更提高了系統的控制精度和可靠性，保證了礦井提升機的安全運行。

1 PLC的系統功能

    PLC用于機器的自動控制，具有體積小、功耗低、速度快、可靠性高、抗干擾性強等特點。同時具有靈活性和可擴展性。要改變生產過程只需改變程序即可，非常方便，這是繼電器控制電路無法相比的。PLC已成為工業控制領域中最主要的自動化裝置，它代表了當前電控技術的先進水平。

    根據礦井提升機控制系統的要求，PLC應具有以下功能：

    (1)按照操作工藝要求及系統狀態，實現主令操作控制的軟接線網絡和各水平操作臺之間的信息傳遞、操作聯鎖，產生給全數字調速系統命令(起P停、設定速度、運行種類、運行方向、故障復位及閘系統、安全保護等指令)。

    (2)根據運行種類，操作方式產生C30所需的速度曲線，實現罐籠運行的準S曲線。

    (3)全數字行程控制。對罐籠位置及運行速度進行全行程控制和監視，使罐籠按位置在準S形速度下運行，實現半自動加速、減速、準確平層，并以數字式及直線式動態顯示罐籠運行位置。

    (4)對整個系統進行監控并根據故障種類(緊停、事故停車、一次提升、事故報警)作相應的處理，并發出聲光報警，指出故障類型、部位。

    (5)與上位機、C30通訊，處理、傳遞來自各環節的信息。

2 PLC工作原理

    PLC控制系統的控制回路采用先進的PLC取代原有的繼電器邏輯控制系統。PLC作為工業計算機，具有獨特的微處理功能，通過采集外部的信號進行邏輯判斷后，傳輸給各個不同的執行元件，實現對提升機的自動控制功能。其方框圖如圖1所示。

    PLC控制系統除了具有原電控系統的所有功能外，還具有以下主要功能：

    (1)后備保護功能；

    (2)減速階段的多種曲線自動設定及執行功能；

    (3)速度、提升次數、深度直觀顯示功能；

    (4)聲光故障報警功能。

3 PLC控制提升機的優點

    (1)系統主要控制邏輯由PLC實現，靈活性強、控制功能多，其可擴充性、可變性、工藝指標的先進性有較大提高。

    (2)PLC輸入輸出均帶有光電隔離等抗干擾和過載保護措施，程序運行為循環掃描工作方式，而且有自診斷機制，可靠性高。

    (3)系統組成是模塊化結構，并可顯示故障類型，維護更換方便。

    (4)只對原系統中的主要關鍵控制邏輯加以改造，系統改造成本低，適合用戶的實際需求。

    (5)安全保護有特色，實現了卡箕斗保護、減速開關失效保護、速度繼電器失效保護、過速保護、接近井口限速保護、過卷開關與終點開關失效保護、反向下墜．保護，主接觸器、加速接觸器、動力制動接觸故障保護等保護措施。安全性更高，運行平穩、準確。

    (6)實現了全數字化行程控制。用軟件實現了速度給定的準S型曲線和調速系統的速度微分前饋控制，改善了調速系統的跟隨性；實現了罐籠運行的準S型曲線，提高了傳動系統的運行特性和平層精度。

4 應用中要注意的問題

    (1)由于礦井提升機控制系統工作在電磁干擾較嚴重的環境中，所以選擇PLC時應注意電磁兼容性指標，以確保設備的正常工作。對電源變壓器、CPU和編程器等主要部件也應采用導電、導磁性能良好的材料加以屏蔽，以防外界干擾。

    (2)除電磁干擾外，外部輸入信號的故障、PLC機本身的輸入／輸出接口處的故障等，也會影響控制系統的正常運行，因此在安全、監視、制動等系統中應采用有高度安全可靠性的冗余結構形式，一旦發生故障，備用裝置可立即投入運行。

    (3)采用模塊式結構有助于短時修復故障。一旦查出某一模塊出現故障，就能迅速更換，使系統恢復正常。

5 結束語

    采用PLC實現礦井提升機的控制邏輯，既增加控制功能，又提高系統性能。利用PLC綜合測控機制，解決測速、保護等問題，實現與原系統的良好銜接，提高了系統的綜合性能和生產效率，達到低投入高產出。同時提高了提升機的自動化程度，減輕了的勞動強度，使企業自動化和現代化管理水平有很大提升。